CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 66, в. 2 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1948 г.
КПД СТАЦИОНАРНОЙ ЧАСТИ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ВЫХЛОПНОГО ПАРА ПАРОВОЗОВ
И. Н. БУТАКОВ
i
Определим сначала КПД стационарной части при использований тепла ^выхлопного пара паровозов по отношению к количеству тепла, поступившего с тепловыми аккумуляторами в депо. Будем исходить из движения 48 пар поездов в сутки, когда в час поступает в депо 4e5*104 = 2*10® кг горячей воды при 95°С, причем расстояние между депо 130 кн. Таким образом, исходные данные приняты те, которые фигурировали в статье звтора, помещенной в № 7 „Вестника инженеров и техников" за 1947 г.
Можно написать:
860= 95.2• 1Q5• 8760 = 166 10« кал\год (1)
ст
Здесь *9—выработка квтя за год вакуумной турбинной утилизационной установкой; количество калорий в год, отпущенных тепловым абонентам, включая и почвенный обогрев в огородах под стеклом; ч\'Ст — общий КПД стационарной части утилизационной установки. Из выражения (1) имеем
194*106 1 7
На рис. 1 дана номограмма, демонстрирующая зависимость ч\ст от энергетического коэффициента ИТ/860Э. Зависимость эта прямолинейная: получается пучок прямых для разных значений Э.
Из упомянутой выше статьи видно, что для разобранного там частного
примера 8.5*8760 = 74600* 106жал/год и 3 = '8760 =
=2.628 *10° к"5шч/год.Тогда 46, что получается и из рис. 1,имея
в виду, что энергетический коэффициент
___74600
.860 3 860 * 2.63
Для определения г{ст—абсолютного КПД стационарной части установки но отношению к теплу топлива, сгоревшего за год в топках паровозов, для одного депо имеем
т, = 95'Р0 '/г-8760* -д'ст * 104 ^
'1ст вмк -Ь^-п^Ш'ШО "
, Здесь Р0—количество кг гбрячей волы, привозимой в депо каждым паровозом; л—число паровозов в час, приходящих в депо с тендер-акку-двуляторами; втк — расход условного топлива паровозами в кг на измери-
тель 104 ткм брутто; I—расстояние в км между депо; р — вес состава, брутто в тоннах. Тогда из выражения (3) получаем
135* Р0* У<
>Г
Ч ст
ст
втн' I' (¡>
(4>
На рис. 2 дается номограмма для определения ?{ист в зависимое™ о> других меняющихся, факторов.
Для условий разобранного в упомянутой статье частного примера и для т[с/п ~ 0.46 имеем ч{Тст— 0.055, причем втк принято 220 кг!Ю4 ткм. Если до сих пор паровоз серии ФД расходовал в поездах 250 /сг/10* ткму то с введением тендер-аккумуляторов, хи^лводоочистки, водоподогрева,,
шоздухоподогрева и повышенного перегрева па^а расход топлива должен значительно снизиться (на 40 — 60%), ибо химводоочистка уменьшает расход топлива на 10—20%; водоподогрев, воздухоподогрев и повышенный «перегрев аара (акад. Сыромятников) —на 25—30°/0; устранение оста-
4 Я* S/0*
I" Q ткм
Рис. 2
товок на прЪмежуточных станциях—на 5—10%. Поэтому принятие бтк = — 220 кг\ 104 ткм должно считать скорее преувеличенным показателем жяя ближайшего будущего, чем заниженным. После сказанного
„ 135 -50000 *0,46
ст -
220*130*2000
= 0.055.
В предыдущем, как и в вышеуказанной статье автора в „Вестнике инженеров и техников", было принято
W7=(7/2 + 5)8760^74600 мкг/гол и
вю+ио ; 2
8760~2,63' 106 квтч/год.
Эти цифры примерно отвечают климатическим условиям средней полосы Сибири. В самом деле, часовая теплопотеря зданий может быть определена по общеизвестной формуле
Q=x-V(tt
их
где а — тепловая характеристика зданий (кал\мъ 1°С час); V—их объем ш мг\ ¿вм—внутренняя, a tH — наружная температуры. Для зданий какой-либо рассматриваемой деповской территории х' V = const. Если далее принять, простоты ради, ie« = 18°C для всех помещений, то, зная метеорологические условия данной местности, можем построить график Росса н дера, откладывая по оси ординат (teH ~ tH)% а по оси абсцисс—количество дней в году, соответствующее стоянию той или иной температуры
наружного воздуха, как указано на рис. 3, каковая схематизирует условия для Томска на основании наблюдений Тюменцева Г. К. за 37 лет [1]. Число отопительных дней 218, начало отопительного периода прп средней температуре+5°С [2|. /
Поскольку начальная температура горячей воды в разбираемом случае неизменна, 90—95°С, то регулирование должно быть количественное с допустимым изменением скоростей воды в пять раз. Это достижимо^ как видно из рис. 3, если наиболее низкая температура наружного воздуха, при которой допустимо еще использование горячей воды аккумуляторов, не опустится ниже 20—25°С. При дальнейшем снижении температуры должен осуществляться подогрев воды в пиковых бойлерах от котельной депо. При выполнении этого условия коэффициент использования утилизационной установки будет больше, и к тому же удастся повысить и ее КПД. Пусть ордината на рис.,3, отвечающая темпера-
Рис. 3
туре — 22°С, в принятом масштабе будет 28 мм, причем в этом случае будет подаваться максимальное количество воды при температуре 90—95°СГ т. е, в разбираемом частном примере 2-105 кг\кас. Так как средняя ордината из графика Россандера (рис. 3) равна 20.3 мм и 28/20.3 = 1.38*. то количество тепла, отпущенного из подземного резервуара при температуре 90—95°С за отопительный период; определится в виде
№
35'2'Ю5' 218' 24 1.38
26600 лшс/год.
Вводя коэффициент 1.1, учитывающий влияние естественной вентиляции* (3], получим
1.1- 26600 = 29400, мгнг/год.
Количество горячей воды, которое подается в отопительную сеть ш отопительный период и которое, следовательно, поступает в испаритель-утилизационной турбины при температуре 60°С, будет
2'105*24"218
1.38
76* 107 кг/год.
Этому количеству воды отвечает выработка электроэнергии за отопительный сезон
76 * 107 • 15 0.6-30
571
860
= 0.42' Ю6 квтч1гоя.
Кроме того будет происходить выработка электроэнергии за-отопительный сезон за счет воды при т—ре 95°С в количестве
2* 105*24'218*35 0.6'45 ПСЛ 1Пр ,
28 ... 860 7 7~'561
оо '
Отношение-^?-- =3,66 взято из рис. 3, где 7.7 мм средняя ордината,
характеризующая в принятом масштабе количество воды т-ры 95°С, поступающей в испаритель утилизационной турбины. Большая часть этой воды из испарителя первой турбины поступает при т-ре 60°С в испаритель второй утилизационной турбины, где обеспечивает дополнительную выработку электроэнергии в количестве v
2*105*24'218 (1--—)-15 0.6'За
--—_____=0.156-106 KsmKiгод.
28 860 571 ТУ
В период без отопления в течение 365 — 218—147 дней выработка электроэнергии за счет воды при т-ре 95°С получится для первой турбины
147'2'105*24'35 0.6-45 ' , 07 1Лв \ ----.--= 1.27* 106 квтч го&.
561 860
Сверх того вода из испарителя этой турбины при т-ре 60°С обеспечит получение электроэнергии во второй турбине
147-240^24 (1 — 35/561)15 О.б'ЗО Л 1Лр
--v--j---l— . -= 0.363* 10е квтч год*
571 860 -
Всего таким образом будет выработано
Э = (0.42 + 0.56 + 0.16 + 1.27+ 0.36) • 106 = 2.77* 10е квтч\год.
Энергетический коэффициент будет
29400 + 40000 69400
860*2.77 2380
= 29.2,
причем 40000 мгк\год расход тепла на огороды под стеклом = = 8760-25-0.91 -2 - 10Б = 40000 лг/с/год.*)
Как видно, энергетический коэффициент получился несколько меньше, 33_29 2
а именно на-— * 100=11.5%, чем было определено по данным
33
упомянутой статьи. В соответствии с этим уменьшатся и КПД ч{ст = = 0.42 (рис. 1) и г\ст = 0.05 (рис. 2). Эти КПД были получены на базе годового графика (рис. 3) в предположении, что пик тепловой нагрузки в течение 22 дней в году будет срезаться от самостоятельной котельной. В теплофикационных установках такое направление решения вопроса теплоснабжения за последние годы стало признаваться за наиболее целесообразное. Понятно, что, если мы передадим на самостоятельные котельные большую пиковую тепловую нагрузку, начав включать самостоятельные котельные не при температуре = — 22°С, а, например, при—
Зимою часть этого тепла может быть использована для борьбы со снегом путем почвенного обогрева тракционных и станционных путей.
— 18°С, что отвечает средней температуре трех зимних месяцев в Томске, то тем самым мы повысим коэффициент использования утилизационной установки и вместе с тем увеличим КПД г(ст и V««. Одновременно с этим будет расширяться и круг тепловых абонентов. Таким образом, значения КПД ч\ст и ч\'ст в известной степени зависят от распределения тепловой нагрузки между самостоятельной котельной и утилизационной установкой. Ясно также, что оба эти КПД будут зависеть и от климатических условий месторасположения утилизационной установки, поскольку эти условия влияют на очертания годового графика нагрузок по продолжительности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Город Томск, стр. 198, 1912.
2. Таблицы климатологических данных и температур ддя теплотехнических расчетов. Ин-норс, стр. 15.
3. Копь ев —Теплофикация, теплопотребление, тепловые сетн, стр. 25, 1940.
